(57)【要約】【課題】  質量分析計に用いるイオン解離装置またはイオンの解離方法において、電子ビームと赤外線レーザーが同一軸上でイオンに照射されるイオン解離装置または解離方法を提供する。また、該イオン解離装置を備えた質量分析計を提供する。【解決手段】  質量分析計に用いるイオン解離装置であって、イオンをイオンサイクロトロン共鳴部に導入するイオン導入部、導入されたイオンをトラップするイオンサイクロトロン共鳴部、前記トラップされたイオンに電子ビームを照射する電子ビーム照射部、および前記トラップされたイオンに赤外線レーザーを照射する赤外線レーザー照射部を備え、前記電子ビームと前記赤外線レーザーが、同一軸上でイオンに照射されることを特徴とするイオン解離装置を用いる。【選択図】  図２
2006286205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量分析計に用いるイオン解離装置であって、
イオンをイオンサイクロトロン共鳴部に導入するイオン導入部、
導入されたイオンをトラップするイオンサイクロトロン共鳴部、
前記トラップされたイオンに電子ビームを照射する電子ビーム照射部、および
前記トラップされたイオンに赤外線レーザーを照射する赤外線レーザー照射部を備え、
前記電子ビームと前記赤外線レーザーが、同一軸上でイオンに照射されることを特徴とするイオン解離装置。
【請求項２】
電子ビーム照射部と赤外線レーザー照射部とを入れ替えることより、電子ビームと赤外線レーザーが同一方向からイオンに照射されることを特徴とする、請求項１に記載のイオン解離装置。
【請求項３】
イオンをイオンサイクロトロン共鳴部にトラップした後、イオン導入部の一部または全部を赤外線レーザー照射部と入れ替えることにより、電子ビームと赤外線レーザーが互いに逆方向からイオンに照射されることを特徴とする、請求項１に記載のイオン解離装置。
【請求項４】
赤外線レーザー照射部が、赤外線レーザー発生源、赤外線レーザー発生源から放射されたレーザーを反射してイオンに照射するミラー、を備えることを特徴とする請求項３に記載のイオン解離装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のイオン解離装置を備えた質量分析計。
【請求項６】
質量分析に用いるイオンを解離する方法であって、
イオンをイオン導入部からイオンサイクロトロン共鳴部に導入してトラップする工程、
前記トラップされたイオンに電子ビーム照射部により電子ビームを照射する工程、
前記トラップされたイオンに赤外線レーザー照射部により赤外線レーザーを照射する工程、
を備え、前記電子ビームと前記赤外線レーザーが、同一軸上でイオンに照射されることを特徴とする方法。
【請求項７】
イオンサイクロトロン共鳴部にトラップされたイオンに電子ビームを照射した後、電子ビーム照射部を赤外線レーザー照射部と入れ替えて、イオンに赤外線レーザーを照射することを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
イオンサイクロトロン共鳴部にトラップされたイオンに赤外線レーザーを照射した後、赤外線レーザー照射部を電子ビーム照射部と入れ替えて、イオンに電子ビームを照射することを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
イオンをイオン導入部からイオンサイクロトロン共鳴部に導入してトラップした後、イオン導入部の一部または全部を赤外線レーザー照射部と入れ替えて、電子ビームと赤外線レーザーを互いに逆方向からイオンに照射することを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
電子ビームと赤外線レーザーを同時にイオンに照射することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、質量分析計に用いるイオン解離装置およびイオンの解離方法に関する。また、該イオン解離装置を備えた質量分析計に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体高分子などの構造を解析する方法としては、質量分析計を用いるものが多く利用されている。なかでも、フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴質量分析計（ＦＴ−ＩＣＲＭＳ）は、生体高分子のイオンをイオンサイクロトロン共鳴のセル中に蓄積し、これにエネルギー線を照射してイオンの解離を起こさせて解析するものである。このイオンの解離を起こさせる方法としては、イオンに電子ビームを照射するもの（ＥＣＤ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｃａｐｕｒｅ  ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）や、赤外線レーザーを照射するもの（ＩＲＭＰＤ，Ｉｎｆｒａｒｅｄ  ｍｕｌｔｉｐｈｏｔｏｎ  ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）などが知られている。そして、これらの２つの解離方法は、それぞれ異なる種類のイオンの解離を引き起こすため、これらの２つの解離方法を相補的に用いることにより、生体分子の構造に関するより詳しい情報を得ることが可能になる。
【０００３】
そして、微量なサンプルについて迅速に測定を行い、効率よく構造に関する情報を得るには、これらの２つの解離方法を同一の装置で、かつ、同時あるいは瞬時に切り替えて使用できることが非常に重要となる。
【０００４】
ここで、これらの２つの解離方法を同一の装置で行うものとしては、以下の２つのものが知られている。
【０００５】
１つは、イオンサイクロトロン共鳴セルの後方の中心軸上に電子ビーム源を配置し、さらにセル後方の斜め方向に中心軸をずらして（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）赤外線レーザー源を配置し、電子ビームと赤外線レーザーを同一方向から照射するものである。この場合、赤外線レーザーをセルの中心に照射することが難しく、イオンと赤外線レーザーの衝突確率が低くなる。
【０００６】
もう１つは、電子ビーム源として中心に穴の開いたカソード（Ｈｏｌｌｏｗ  ｃａｔｈｏｄｅ）を用い、この穴から赤外線レーザーを照射するものである（特許文献１および非特許文献１参照）。これにより、リング状の電子ビームとこのリングの穴を通る赤外線レーザーとが、同一方向から照射されることとなる。この場合、電子ビームはリング状を保ったままセルに向かうため、セルの中心付近にトラップされたイオンとの衝突確率が低くなる。
【特許文献１】米国特許番号６，８０３，５６９
【非特許文献１】Ｒａｐｉｄ  Ｃｏｍｍｕｎ．Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍ．２００３；１７：１７５９−１７６８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、質量分析計に用いるイオン解離装置またはイオンの解離方法において、電子ビームと赤外線レーザーが同一軸上でイオンに照射されるイオン解離装置または解離方法を提供することにある。また、本発明の課題は、該イオン解離装置を備えた質量分析計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、質量分析計に用いるイオン解離装置であって、イオンをイオンサイクロトロン共鳴部に導入するイオン導入部、導入されたイオンをトラップするイオンサイクロトロン共鳴部、前記トラップされたイオンに電子ビームを照射する電子ビーム照射部、および前記トラップされたイオンに赤外線レーザーを照射する赤外線レーザー照射部を備え、前記電子ビームと前記赤外線レーザーが、同一軸上でイオンに照射されることを特徴とするイオン解離装置である。
【０００９】
また、本発明は、電子ビーム照射部と赤外線レーザー照射部とを入れ替えることより、電子ビームと赤外線レーザーが同一方向からイオンに照射されることを特徴とする、上記のイオン解離装置である。
【００１０】
また、本発明は、イオンをイオンサイクロトロン共鳴部にトラップした後、イオン導入部の一部または全部を赤外線レーザー照射部と入れ替えることにより、電子ビームと赤外線レーザーが互いに逆方向からイオンに照射されることを特徴とする、上記のイオン解離装置である。
【００１１】
また、本発明は、赤外線レーザー照射部が、赤外線レーザー発生源、赤外線レーザー発生源から放射されたレーザーを反射してイオンに照射するミラー、を備えることを特徴とする上記のイオン解離装置である。
【００１２】
また、本発明は、上記のイオン解離装置を備えた質量分析計である。
【００１３】
また、本発明は、質量分析に用いるイオンを解離する方法であって、イオンをイオン導入部からイオンサイクロトロン共鳴部に導入してトラップする工程、前記トラップされたイオンに電子ビーム照射部により電子ビームを照射する工程、前記トラップされたイオンに赤外線レーザー照射部により赤外線レーザーを照射する工程、を備え、前記電子ビームと前記赤外線レーザーが、同一軸上でイオンに照射されることを特徴とする方法である。
【００１４】
また、本発明は、イオンサイクロトロン共鳴部にトラップされたイオンに電子ビームを照射した後、電子ビーム照射部を赤外線レーザー照射部と入れ替えて、イオンに赤外線レーザーを照射することを特徴とする、上記の方法である。
【００１５】
また、本発明は、イオンサイクロトロン共鳴部にトラップされたイオンに赤外線レーザーを照射した後、赤外線レーザー照射部を電子ビーム照射部と入れ替えて、イオンに電子ビームを照射することを特徴とする、上記の方法である。
【００１６】
また、本発明は、イオンをイオン導入部からイオンサイクロトロン共鳴部に導入してトラップした後、イオン導入部の一部または全部を赤外線レーザー照射部と入れ替えて、電子ビームと赤外線レーザーを互いに逆方向からイオンに照射することを特徴とする、上記の方法である。
【００１７】
また、本発明は、電子ビームと赤外線レーザーを同時にイオンに照射することを特徴とする、上記の方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、質量分析計に用いるイオン解離装置またはイオンの解離方法において、電子ビームと赤外線レーザーが同一軸上でイオンに照射されるイオン解離装置または解離方法が得られる。これらの２つの解離方法を同一の装置で、かつ、同時あるいは瞬時に切り替えて使用できるので、微量なサンプルについて、迅速に測定し、効率よく構造に関する情報を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１は、本発明のイオン解離装置の一例を示す図である。図１において、本発明のイオン解離装置１は、多重極イオンガイドから成るイオン導入部１０、イオンサイクロトロン共鳴部２０および電子ビーム照射部３０が同一軸上に配置されており、電子ビーム照射部３０の下部に赤外線レーザー照射部４０が配置されている。ここで、電子ビーム照射部３０と赤外線レーザー照射部４０は上下方向に移動して、入れ替えられるようになっている。
【００２１】
そして、イオン源から出射されたイオン２は、イオン導入部１０によって導かれ、イオンサイクロトロン共鳴部２０に導入されてトラップされる。次に、電子ビーム照射部３０から放射された電子ビーム６は、イオンの導入方向とは反対方向からイオンサイクロトロン共鳴部２０に進入し、トラップされたイオンに照射される。電子ビームが照射されたイオンは、解離を起こすこととなる。次に、電子ビーム照射部３０と赤外線レーザー照射部４０がともに上方向に移動し、電子ビーム照射部３０に代わって赤外線レーザー照射部４０が、イオン導入部１０およびイオンサイクロトロン共鳴部２０と同一軸上に配置される。そして、赤外線レーザー８が、イオンの導入方向とは反対方向からイオンサイクロトロン共鳴部２０に進入し、トラップされたイオンに照射される。赤外線レーザーが照射されたイオンは、さらに解離を起こすこととなる。これにより、同一軸上で同一方向から、電子ビームと赤外線レーザーをイオンに照射することができる。
【００２２】
本発明により、同一の装置により電子ビームおよび赤外線レーザーにより、イオンの解離を起こすことが可能となる。なお、上記の例では、電子ビームを照射した後に赤外線レーザーを照射する例について説明したが、赤外線レーザーを照射した後に電子ビームを照射してもよく、また、電子ビームと赤外線レーザーを必要に応じ交互に照射して、さらにイオンを解離させてもよい。
【００２３】
図２は、本発明のイオン解離装置の他の一例を示す図である。図２において、本発明のイオン解離装置１は、３つの多重極イオンガイド５０、５２、５４から成るイオン導入部１０、イオンサイクロトロン共鳴部２０および電子ビーム照射部３０が同一軸上に配置されており、イオン導入部１０の下方に赤外線レーザー照射部４０が配置されている。また、イオン導入部１０の一部を構成する多重極イオンガイド５２は、支持台５６に固定されており、支持台５６の下部には、ミラー５８が反射面をイオンサイクロトン共鳴部２０に向けて固定されている。支持台５６には、アクチュエーションロッド６０が接続しており、アクチュエーションロッド６０を上下動させることにより、支持台５６が上下し、同時に多重極イオンガイド５２およびミラー５８が上下するようになっている。即ち、可動部Ａは、多重極イオンガイド５２、支持台５６、ミラー５８およびアクチュエーションロッド６０から構成されている。また、赤外線レーザー照射部４０は、赤外線レーザー発生源６２、レンズ６４およびミラー５８から構成されている。
【００２４】
図２において、本発明のイオン解離装置は上記のように構成されており、以下その作用について説明する。
【００２５】
まず、アクチュエーションロッド６０を下方に押し下げ、多重極イオンガイド５２、５４およびイオンサイクロトロン共鳴部２０が同一軸上に配置されるようにする。そして、イオン２がイオン導入部１０によって導かれ、イオンサイクロトロン共鳴部２０に導入されてトラップされる。
【００２６】
次に、アクチュエーションロッド６０を上方に押し上げ、ミラー５８、多重極イオンガイド５４およびイオンサイクロトロン共鳴部２０が同一軸上に配置されるようにする。そして、赤外線レーザー発生源６２から放射された赤外線レーザー８は、レンズ６４を通ってミラー５８で反射し、多重極イオンガイド５２を通ってイオンサイクロトロン共鳴部２０に進入して、トラップされたイオンに照射される。同時に、電子ビーム照射部３０から放射された電子ビーム６は、イオンの導入方向とは反対方向からイオンサイクロトロン共鳴部２０に進入し、トラップされたイオンに照射される。赤外線レーザーおよび電子ビームが照射されたイオンは、解離を起こすこととなる。これにより、同一軸上で互いに逆方向から電子ビームおよび赤外線レーザーを照射できることとなる。
【００２７】
なお、赤外線レーザーと電子ビームは、同時にイオンに照射することのほか、赤外線レーザーを照射した後に電子ビームを照射すること、または、電子ビームを照射した後に赤外線レーザーを照射すること、さらに、赤外線レーザーと電子ビームを交互に照射することもできる。
【００２８】
図３は、図２のイオン解離装置において、可動部Ａの断面を示す図である。
【００２９】
図４は、可動部Ａの他の例を示す図である。図４において、可動部Ａは、多重極イオンガイド５２をその中心部に固定し、上部にアクチュエーションロッド６０を接続した円形の支持台５６と、ミラー５８をその中心部に固定し、下部にアクチュエーションロッド７０を接続した円形の支持台６８から構成されている。支持台５６と６８は、それぞれ上下に移動するようになっており、イオンをイオンサイクロトロン共鳴部に導入する際には、支持台５６および６８を下げて、多重極イオンガイド５２、５４およびイオンサイクロトロン共鳴部２０が同一軸上に配置されるようにする。また、赤外線レーザーを照射する際には、支持台５６および６８を上げて、ミラー５８、多重極イオンガイド５４およびイオンサイクロトロン共鳴部２０が同一軸上に配置されるようにする。
【００３０】
図５は、可動部Ａの他の例を示す図である。図５において、可動部Ａは、多重極イオンガイド５２、ミラー５８を固定した支持台５６から構成されており、支持台５６は、回転中心７２を軸として回転するようになっている。支持台５６が回転することにより、多重極イオンガイド５２およびミラー５８は、軌道７４に沿って移動する。そして、イオンをイオンサイクロトロン共鳴部に導入する際には、支持台５６を回転させ、多重極イオンガイド５２、５４およびイオンサイクロトロン共鳴部２０が同一軸上に配置されるようにする。また、赤外線レーザーを照射する際には、支持台５６を回転させ、ミラー５８、多重極イオンガイド５４およびイオンサイクロトロン共鳴部２０が同一軸上に配置されるようにする。
【００３１】
上述の本発明のイオン解離装置を、フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴質量分析計等に備えることにより、本発明の質量分析計を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明によれば、質量分析計に用いるイオン解離装置またはイオンの解離方法において、電子ビームと赤外線レーザーが同一軸上でイオンに照射されるイオン解離装置または解離方法が得られる。これらの２つの解離方法を同一の装置で、かつ、同時あるいは瞬時に切り替えて使用できるので、微量なサンプルについて、迅速に測定し、効率よく構造に関する情報を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本発明のイオン解離装置の一例を示す図である。
【図２】図２は、本発明のイオン解離装置の他の一例を示す図である。
【図３】図３は、図２のイオン解離装置において、可動部Ａの断面を示す図である。
【図４】図４は、可動部Ａの他の例を示す図である。
【図５】図５は、可動部Ａの他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
Ａ  可動部
１  イオン解離装置
２  イオン
６  電子ビーム
８  赤外線レーザー
１０  イオン導入部
２０  イオンサイクロトロン共鳴部
３０  電子ビーム照射部
４０  赤外線レーザー照射部
５０、５２、５４  多重極イオンガイド
５６、６８  支持台
５８  ミラー
６０、７０  アクチュエーションロッド
６２  赤外線レーザー発生源
６４  レンズ
６６  イオン通過穴
７２  回転中心
７４  多重極イオンガイドおよびミラーの軌道
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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